Utvikling og optimering av drivlinje for et elektrisk motorsykkelkonsept

Abstract

Denne oppgaven er en fortsettelse på undertegnende sin egen prosjektoppgave i faget TIP300 høsten 2011. Gjennom denne oppgaven ble det gjennomført en grundig konseptutredning for drivlinjen og lagt frem et grovt løsningsforslag. Dette arbeidet har blitt videreført i denne oppgaven med et mål om å utvikle en drivlinje for et elektrisk motorsykkelkonsept ved navnet Roskva. Målet med Roskva er å konstruere en miljøvennlig motorsykkel med gode kjøreegenskaper, sportslighet og tilstrekkelig rekkevidde. En miljøvennlig motor kan fort virke som en meget god løsning selv om den totale effektiviteten er dårligere enn en såkalt miljøversting, en er nødt til å se på hele bildet. Selv om den lokale forurensningen er liten, betyr ikke det at den globale forurensningen er det. For å danne et bilde av energikretsen har man sett på effektiviteten til ulike typer kraftverk for å gi et inntrykk av hva som faktisk er miljøvennlig, strøm trenger nemlig ikke nødvendigvis være miljøvennlig som energi. Det har blitt undersøkt muligheter for plasseringen av drivlinjen i forhold til de andre komponentene i motorsykkelen. På en elektrisk motorsykkel er batteriet en av de største og tyngste komponentene, og denne må derfor planlegges nøye for å kunne få plass til den ønskede kapasiteten. Avgjørelsen for plassering av motor og drivlinje ble tatt i fellesskap. Motorsykkelens motor er fra Lynch Motor Company og har betegnelsen D135RAGS. Det vil være totalt to slike motorer som arbeider i serie for å danne nok effekt og hindre at motoren går varm på grunn av overbelastning. Dette gir motorsykkelen en topp effekt på 96 hestekrefter og et dreiemoment på 84 Nm. Girkassesystemet vil bestå av to girkasser, en fremre og en bakre. Den fremre girkassen vil brukes for å flytte kraften ut på siden av drivhjulet. Den bakre girkassen vil inneholde et vinkelgir med en nedgiring på 1:3 for å kunne gi motorsykkelen en ønsket akselerasjon og topphastighet. Det er gjennomført beregninger av de kritiske komponentene i drivlinjen for å kontrollere styrke og levetid. Resultatene har blitt diskutert med fagfolk og eksperter innenfor de gitte områdene. Det har blitt gjennomført materialtester av et tannhjul fra en motorsykkel med drivaksel for å kunne finne årsaken til hvordan de kan takle store krefter over lang tid. Testen viste at de bruker stållegeringer med høy styrke og herdeprosesser som øker overflatestyrken betraktelig. Det er også gjennomført en kapasitetstest og en kortslutningstest av de valgte battericellene for å bekrefte de oppgitte dataene og se på sikkerheten rundt battericellene. Som et resultat av alle undersøkelsene og konseptene er det kommet frem til et løsningsforslag for drivlinjen. Løsningsforslaget består av to batteripakker med en totalkapasitet på ca. 3500 wattimer, to motorkontrollere med regenerativ drift under bremsing og til slutt to girkasser som overfører kraften til drivhjulet med en ønsket nedgiring. Denne løsningen vil gi motorsykkelen tilstrekkelig motoreffekt og rekkevidde samt lite tap av energi under bruk. Setter man disse enhetene og komponentene sammen vil en få en komplett drivlinje som er tilpasset komponentene i de andre prosjektene. Settes de fem masteroppgavene sammen blir resultatet en komplett motorsykkel.